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一种高动态环境GPS信号的跟踪方法及实现

1前言对GPS接收机而言,它需要处理的信号一般包含两类不确定因素:伪码相位(即码时延)不确定性和载波频率的不确定性。因此,跟踪GPS信号主要包括两部分内容:扩频伪码跟踪和载波频率跟踪。接收机要能够正常工作,这两个问题就必须解决。普通的GPS接收机一般是通过伪码延时锁定环(DDLL)对伪码进行捕获和跟踪以达到解扩的目的;通过锁相环(如Costas)来进行载波的捕获和跟踪,以达到解调的目的。但是,高动态环境给接收GPS信号带来了许多其他问题[1~2]:(1)高动态使GPS载波信号产生较大的多卜勒频移,若使普通接收机的载波锁相环能够保持锁定,就必须增加环路滤波器的带宽。这样就会使宽带噪声窜入,当噪声电平增大到超过环路门限时,就会使载波跟踪失锁。而载波跟踪提供精确的距离变化率测量导航解,这样就会丢失距离变化率的估计值;若不增加载波锁相环的环路带宽,则载波多普勒频移常常会超过锁相环的捕获带,这样也不能保证对载波的可靠捕获和跟踪。(2)高动...  (本文共7页) 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

高动态环境下多普勒频移估计技术研究

在高动态环境下,由于发送端与接收端之间存在较大的径向速度,使接收端接收信号存在较大的多普勒频移,高达几十kHz甚至几百kHz。较大的多普勒频移一直制约着通信技术的发展。如何在高动态环境下实现高效、准确的多普勒频移估计,是现代移动通信研究的一个热点问题,也是论文研究的主要目标。多普勒频移估计的准确性直接影响接收机的性能,对多普勒频移的补偿有利于系统性能的提高。论文首先介绍了无线信道的特性,着重分析信道的多普勒效应。其次,在高动态环境下,分析了多普勒频移对通信信号的影响,主要包括匹配滤波器输出信噪比和差分相位调制信号的解调。然后,研究了多普勒频移估计理论,针对低信噪比和高动态两种环境分别展开讨论。最后,重点研究了基于近似的最大似然估计算法(MLE)、基于扩展卡尔曼滤波估计算法(EKF)、基于叉积鉴频估计算法(CPF)和基于变换域估计算法(FFT),给出了一种改进的基于二次内插的变换域估计算法以及时域和变换域联合估计算法,对该算法进行...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

《电子与信息学报》2018年11期
电子与信息学报

高动态环境下高阶双二进制偏移载波信号的精确捕获

随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satell-ite System, GNSS)[1]的快速发展,如何在有限的频谱内实现资源共享和更精确的捕获成为GNSS的研究热点。二进制偏移载波(BOC)[2]因为其频谱分裂特性而备受关注。文献[3,4]中提出了BOC的衍生信号高阶双BOC信号,它具有良好的抗干扰能力和跟踪性能。随着BOC信号的深入研究,目前已经不在于满足一般情况下的同步分析。因此,高动态环境下的同步技术受到了广泛关注,同步又包括捕获和跟踪两个阶段,为了能够更好地跟踪,一个精确的捕获是必要的。BOC信号捕获的方法有很多,比如经典的BPSK-Like方法[5]、Bump-Jumping(BJ)法[6]和Side-peaksCancellation(SC)法[7]。但是对于高阶DBOC信号的捕获方法研究却很少。针对这个问题,本文提出了一种基于PMF-FFT的算法[8–10]。在传统的扩频通信系统中,PMF...  (本文共8页) 阅读全文>>

《计算机应用研究》2012年07期
计算机应用研究

一种基于多终端动态协同的室内定位方法

0引言在现代信息化生活中,人们对室内定位的需求日益增多,定位应用也随着移动互联网时代的到来越发普及,但由于环境的多样性与多变性,对系统定位精度以及实际应用能力要求也就越来越高。近十年来,涌现出了许多定位系统方案,如GPS定位[1]、GSM定位[2]、红外线定位[3]、超声波定位[4]、RFID定位[4]、蓝牙定位[5]等,这些系统都存在一定的局限。GPS、GSM只适用于室外;蓝牙、RFID探测范围较小;超声波与红外线方式易受介质遮挡等。目前各类移动终端中逐渐开始内置无线网卡,同时无线的城市理念使得环境中出现足够多的无线接入点(AP),这都为Wi-Fi定位技术提供了便利。基于Wi-Fi的定位方法从技术上主要分为基于信号到达时间(TOA)[6]、基于信号到达时间差(TDOA)[7]、基于信号到达角度(AOA)[8]和基于信号强度的变化(RSS)等。目前最广泛使用的是基于RSS的方法,与基于TOA和AOA定位相比,它不需要添加额外的设...  (本文共4页) 阅读全文>>

《电光与控制》2006年04期
电光与控制

高动态环境的GPS信号接收及其算法研究

0前言GPS系统以其全球性、全天候和实时定位等优点显示出强大的生命力和竞争力,在陆地、海洋、航空和航天等领域有着广泛的应用,获得了极大的经济效益和社会效益。GPS在高动态环境中的应用尤其是在军事领域中的应用更为重要,如导弹制导、弹道测量、军用飞机导航等。因此,解决高动态用户的GPS定位问题具有非常重要的意义。高动态通常解释为具有较高速度及其导数的运动,载体的运动速度一般大于1 km/s。美国JPL实验室设计了两种高动态运动模型:一种是模拟圆周运动或转弯,径向加速度为50 g,载体的速度及其导数为正弦波形,并且速度具有无限多次导数;另一种是模拟线性加速度。除具有50 g的阶跃变化外,可假定加速度为一常数,它代表了不易跟踪的轨迹,是载体高动态运动的极端情形。普通的GPS接收机一般是通过伪码延时锁定环对伪码进行捕获和跟踪以达到解扩的目的,通过载波锁相环来进行载波的捕获和跟踪,以达到解调的目的。在高动态环境中,由于目标具有较大的速度、加...  (本文共5页) 阅读全文>>

《中国新通信》2016年05期
中国新通信

高动态环境载波跟踪环路的设计

一、引言本文对高动态环境下中频接收机的载波跟踪算法进行研究,通过对载波跟踪环路的设计、仿真与测试,充分利用二阶数字锁频环路和三阶数字锁相环路的优点,形成一种锁频锁相环联合工作的方法[1],解决较大的载波捕获带宽、捕获速度和较高的跟踪精度之间的矛盾,建立了适合在高动态环境下进行载波跟踪算法模型。二、三阶锁相跟踪环路设计2.1模拟三阶锁相环环路结构模拟锁相环结构[2]原理框图如图1:图1模拟锁相环原理框图其中,环路滤波器传递函数Fp(s);压控振荡器VCO的表达式N(s)=Kv/s,Kv为VCO增益;Kd为鉴相器(PD)的鉴相增益;φe(t)为鉴相误差。采用的三阶模拟锁相环环路滤波器结构如图2所示:图2三阶模拟锁相环环路滤波器结构根据图2得到环路滤波器传递函数:(1)考虑鉴相器和压控振荡器数学模型,可得环路传递函数:·(2)2.2数字三阶锁相环环路结构三阶锁相环环路滤波器离散表达形式[3]:(3)对应的滤波器结构框图如图3所示:图3...  (本文共3页) 阅读全文>>